Респективная система передачи данных по технологии ZigBee
Принципы построения радиосистемы "Стрелец". Модуль беспроводной передачи данных по технологии ZigBee, преимущества и недостатки его применения, принцип действия и оценка возможностей. Описание структурной и принципиальной электрической схемы устройства.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 24.04.2015 |
| Размер файла | 1,4 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Характеристика:
- однокристальный 2.4 ГГц IEEE 802.15.4 совместимый RF приемопередатчик с полосы модем и MAC поддержки;
- DSSS полосы модем с 2 Mchips / с и 250кбит / с эффективной скоростью передачи данных;
- низкий ток потребления;
- 2,4 ГГц IEEE 802.15.4 совместимый трансивер RF;
- рабочее напряжение в 2 ~ 3,6;
- доступные частоты: 2,4-2.483GHz;
- программируемая выходная мощность;
- 128 (RX) + 128 (TX) байт буферизации данных;
- цифровой RSSI / LQI поддержки;
- оборудование MAC шифрования (AES-128);
- контроль батареи[11].
Описание контактов модуля в таблице 3.
Таблица 3 - Таблица контактов модуля MO-CC2420-Z
|
№ Контакта |
Наименование |
Тип |
Описание |
|
|
1 |
VCC |
power |
2 ~ 3.6V питания |
|
|
2 |
GND |
GND |
GND |
|
|
5 |
FIFO |
Digital I/O |
ввод /вывод данных в тестовом режиме |
|
|
6 |
CSn |
Digital Input |
выбор кристала |
|
|
7 |
SO |
Digital Output |
SPI выход, обновление отрицательного SCLK тремя состояниями при высоком уровне CSn |
|
|
8 |
SI |
Digital Input |
ведомый вход, отбирается по положительному фронту SCLK |
|
|
9 |
SCLK |
Digital In |
тактовый вход, до 10 МГц |
|
|
10 |
CCA |
Digital In |
очистка канала / цифровой выход мультиплексора |
|
|
11 |
SFD |
Digital Out |
делитель начало кадра |
|
|
12 |
FIFOP |
Digital I/O |
превышение числа байт в FIFO превышает порог / тактовые RF выхода |
Принцип работы трансивера CC2420
CC2420 особенности ПЧ приемника. Полученный RF сигнал усиленный низкошумовым усилителем (LNA) и понижающего преобразования в квадратуре (I и Q) в промежуточных частотах (ПЧ). В IF (2 МГц), в комплексе I / Q сигнал фильтруется и усиливается, и затем оцифровывается АЦП. Автоматический контроль, окончательного канала фильтрации, соотношение символа и байт синхронизация осуществляется в цифровом виде[11].
Когда выход SFD активный, это указывает, что обнаружено начала кадра разделения. CC2420 буфер получения данных в 128 байт через FIFO. Пользователь может читать через вход FIFO, по SPI интерфейсу[11].
CC2420 передатчик на основе прямого преобразования. Данные в буфере 128 байт передаются по FIFO. Преамбула и начало кадра разделяются аппаратным обеспечением. Каждый символ (4 бита) распространяется использованием IEEE 802.15.4 распространения последовательности до 32 чипов и вывод на цифро-аналоговом преобразователя (ЦАП) [11].
На аналоговый фильтр нижних частот проходит сигнал для квадратурной (I и Q) конвертируется смесителем. ВЧ-сигнал усиливается усилителем мощности (PA) и подается на антенну[11].
Цифровая полоса включает в себя поддержку кадра обработки, адрес привязки, данные MAC безопасности. Четырехпроводной последовательный SPI интерфейс используется для конфигурации и буферизации данных [11].
Транссивер CC2420 наиболее подходит для устройства и соответствует характеристикам прибора которые указаны в техническом задании.
2.3 Расчеты на потребляемую мощность, нагрузочную способность
Расчет проведем по наиболее загруженным элементам, т.е. работающих с максимальным потреблением тока.
Из справочных данных [12] выбраны мощности потребления у следующих элементов:
ATmega32-16PU - (Рпот=0,0055Вт)
МО-СС2420 Z - (Рпот=0,066Вт)
AT24C512 - (Рпот=0,025Вт)
МС33063A - (Рпот=0,16Вт)
KAA - 3528ESGC - (Рпот=0,512Вт)
CLM1C-WKW-CVa6Wb153 - (Рпот=0,064Вт)
ADM1485 - (Рпот=0,9Вт)
CPC1117N - (Рпот=0,35Вт)
Рпот ШС Ч4=0.9 Вт
Просуммировав все значения, получаю полную мощность потребления контроллера связи не более 3Вт.
Таким образом, мощность, потребляемая устройством, не превышает значения, указанного в техническом задании (3 Вт).
3. Разработка конструкции
3.1 Варианты компоновки блоков
При анализе исходных данных произвожу сопоставление целей, принципов, параметров, характеристик задуманной конструкции с теми, которые имеются в техническом задании. Этих данных естественно не достаточно, для выполнения проектных задач, поэтому следует выяснить: что не хватает, что можно придумать, что можно взять у прототипа. Известно, что любое изделие (прибор), с одной стороны, можно характеризовать такими параметрами: структура (состав), форма, поверхности, размеры, материалы.
Структура должна определять состав конструкции, назначение и способ механических соединений конструктивно законченных частей, из которых будет состоять контроллер связи.
Форма определяет объем, часть пространства, занимаемую устройством, расположение на рабочем месте, устойчивость закрепления. Поверхности - определяют форму контроллера связи, его внешний вид, защиту от внешних воздействий, места размещения органов индикации и коммутации[13].
Размеры - определяют количественные характеристики объема конструкции, массы, расхода материала, прочности[14].
Материал - определяет сложность, стоимость, способ изготовления, механические и физические характеристики корпуса контроллера связи[14].
С другой стороны, электронное устройство с точки зрения обеспечения функционального назначения и электронного принципа действия должно обладать: средствами отображения обрабатываемой информации; органами управления и регулирования для участия человека; средствами электрического соединения прибора с внешними электрическими цепями такими, как питание постоянным током, соединение с персональным компьютером, с помощью проводов и кабелей.
Средства индикации - определяют количество информации, предъявляемое человеку, быстроту, удобство, безошибочность ее восприятия[14].
Электрические соединители - удобство, простота, надежность электрического соединения устройства с внешними цепями[14].
Герметичность характеризует защиту от влаги, тепловых и механических воздействий[14].
В соответствии с техническим заданием темой проекта является разработка конструкции контроллер охранной системы с радиоканалом. Контроллер состоит из узла индикации, узла коммутации, микроконтроллера, трансивера ZigBee, преобразователей постоянного тока, буфера памяти и оптоэлектронных реле. Прибор относится к стационарной аппаратуре. Условия работы должны соответствовать условиям работы контроллера в нерегулярно отапливаемых помещениях (объемах). Рабочие температуры от минус 0 до плюс 40°С. Максимальная относительная влажность воздуха 98% при температуре плюс 25°С. Контроллер связи должен выдерживать вибрации и ударные нагрузки, воздействующие при транспортировке, случайном падении и т.п.
Для контроля и охраны объектов используются датчики промышленного образца, а также для контроля и управления доступом применяются стандартные устройства. Датчики и другие приборы, соединяются с контроллером гибким кабелем.
Использование контроллера связи предусматривает компоновку и габариты исходя из размеров и расположения других комплектующих устройства, а также удобства в эксплуатации, поэтому габаритные размеры 157.895.553 мм.
Из анализа условий эксплуатации следует, что выбор радиоэлементов должен обеспечивать работу контроллера в заданных условиях без снижения надежности.
Разрабатываемая конструкция устройства должна быть технологична.
3.2 Варианты компоновки конструкции
Сложность современной ЭВА требует того, чтобы наряду со структурными, электрическими схемами были приведены и компоновочные эскизы. Для данного устройства возможно несколько вариантов компоновки.
Каждый из представленных вариантов имеет свои достоинства и недостатки. Расположение и ориентация плат и других конструктивных элементов в заданном объеме контроллера, имеющих электрическое соединения в соответствии с принципиальной схемой. Поэтому представленные варианты компоновки и должны быть рассмотрены в соответствии изложенным выше. Чтобы выбрать оптимальный вариант компоновки, необходимо учесть условия применения и эксплуатации, удобство эксплуатации, обеспечение высокой ремонтопригодности, защиты от внешних и внутренних воздействий.
Если взять за критерий выбора массогабаритные показатели, то наиболее оптимальным будет вариант с горизонтальным расположением плат, но данный способ компоновки не обеспечивает хорошего доступа ко всем узлам устройства, а также увеличиваются габариты устройства. Кроме того, не обеспечивается циркуляция воздуха, так как платы не дают возможности перемещаться вверх нагретому воздуху. Если имеются наклонные плоскости корпуса, то становится нецелесообразным расположение плат в горизонтальной плоскости, так как будет невысоким коэффициент заполнения объема корпуса[15].
Компоновка с вертикальным расположением плат с точки зрения оптимального теплового режима наиболее предпочтительна, так как создаются идеальные условия для циркуляции воздуха (если расстояние между платами более 10 мм). Недостатком данного способа компоновки является невысокая ремонтопригодность, невозможность легкого доступа к элементам, расположенных внутри пакета плат. Наиболее предпочтителен вариант с применением поворотных панелей. При этом ремонтопригодность увеличивается, а тепловой режим приближен к оптимальному, но усложняется конструкция устройства[15].
Проектируемый контроллер не предъявляет к себе высоких требований по критериям функциональной сложности, эксплуатационным требованиям, но накладываются некоторые ограничения климатическими условиями ввиду того, что прибор предназначен для эксплуатации в лабораторных, капитальных жилых и других подобного типа помещениях (объемах). В ходе проектирования рассматривались следующие варианты конструкции корпуса.
Конструкция, представленная, на рисунке 20 имеет ряд достоинств и недостатков. Достоинства этой конструкции - легкость изготовления, простота конструкции и простота сборки. Недостатки - наличие острых углов, средний уровень эргономики.
Также была рассмотрена конструкция, представленная на рисунке 21. Достоинства этой конструкции - привлекательный внешний вид. Главным ее недостатком стал невысокий уровень эргономики: т.к. прибор эксплуатируется под углом лицевой панелью, неудобен для оператора.
Конструкция, представленная на рисунке 22, имеет следующие достоинства - привлекательный внешний вид и высокий уровень эргономики.
Недостатки конструкции: сложная форма корпуса, в результате небольшая увеличенная стоимости изготовления.
Проанализировав все три вида, было принято решение использовать конструкцию под рисунком 22, так как контроллер, изготовленный по данной конструкции, будет обеспечивать высокую эргономичность корпуса и простоту сборки[16]. Достоинством вертикального расположения является то, что контроллер может быть установлен на стене помещения. Расположение отверстия и клемм с боку обеспечивает удобное подключение внешних устройств.
3.3 Разработка печатной платы
Размеры печатной платы, если они не оговорены в техническом задании, определяются исходя из площади, необходимой для размещения всех радиоэлементов, элементов печатного монтажа и площади дополнительных зон.
При компоновке элементов на печатных платах оперируют понятием установочной площади элемента, которую для большинства элементов вычисляют по формуле:
(3.1)
где В-максимальная ширина (диаметр элемента), мм;
L - длина элемента, включая отформованные выводы, мм.
Установочные площади элементов основной печатной платы представлены в таблице 4.
Таблица 4 - Установочные площади элементов
|
Обозначение |
Кол-во, шт. |
В, мм |
L, мм |
S уст., мм2 |
|
|
А1 |
1 |
20 |
23 |
598 |
|
|
BF1 |
1 |
15 |
15 |
292,5 |
|
|
С2, С3, С5, С7, С9, С10, С12, С13, С16 |
9 |
1,6 |
3,2 |
40,5 |
|
|
С1, С4, С6, С8, С11, С14, С15, С17-С19, С22-С24, С26, С27 |
15 |
0,8 |
1,6 |
19,2 |
|
|
С20, С25 |
2 |
4,3 |
7,3 |
83,2 |
|
|
С21, С28 |
2 |
8 |
8 |
32 |
|
|
DA2, DA4, DA5 |
3 |
5 |
6 |
117 |
|
|
DA3 |
1 |
6,6 |
9,5 |
62,7 |
|
|
DD1 |
1 |
11.75 |
11.75 |
30.55 |
|
|
DD2 |
1 |
5 |
8,8 |
57,2 |
|
|
L1, L2 |
2 |
5 |
5 |
65 |
|
|
L3, L4 |
2 |
1.6 |
3,2 |
13,65 |
|
|
R1, R3-R7, R9, R10, R12, R13, R15, R17-R20, R22, R24, R25, R28, R29, R32, R33, R35, R36, R43, R44, R48, R49 |
28 |
1,6 |
3,2 |
163,8 |
|
|
R2, R8, R11, R14, R16, R21, R23, R26, R27, R30, R31, R34, R37-R39, R40- R42, R45-R47, R50, R51-R61 |
33 |
0,8 |
1,6 |
54,91 |
|
|
U1, U2 |
2 |
4 |
6 |
62,4 |
|
|
VD1-VD12, VD14, VD15, VD17- VD19, VD29, VD24 |
19 |
1,5 |
3,3 |
70,2 |
|
|
VD13, VD15, VD16, VD20, VD22, VD23 |
6 |
2 |
5 |
65 |
|
|
VD25-VD28 |
4 |
2,8 |
3,5 |
50,96 |
|
|
VD21 |
1 |
2,7 |
3.5 |
12,28 |
|
|
VT1-VT3 |
3 |
3 |
3 |
35,1 |
Краевое поле платы равно 5 мм
Полная площадь платы:
(3.2)
где КS - коэффициент увеличения платы, =(1,5…3);
N - количество компонентов на плате;
Sкп - полей платы, мм2.
Увеличение площади печатной платы проводят с целью уменьшения тепловых электромагнитных воздействий элементов друг на друга, обеспечения возможности прокладки всех трасс.
Sпк =2100мм2
Sпк =2,7Ч3023 +2100 =10262,1мм2
Исходя из полученных значений площади платы и в соответствии с ГОСТ 10317-79 «Платы печатные. Основные размеры» задаю конкретные габаритные размеры основной печатной платы 90Ч145мм.
Компоновка элементов показана на рисунке 23.
Рисунок 23 - Компоновка элементов на печатной плате
Под компоновкой РЭС понимают часть процесса конструирования, связанного с размещением на плоскости или в объеме отдельных составных частей изделия с учетом реализации необходимых электрических связей, взаимного влияния электромагнитных и тепловых полей. При компоновке ПП электрорадиэлементы обычно заменяют их установочными моделями, которые представляют собой проекцию элемента на плату[17].
3.4 Описание требований к печатной плате
В современной радиоэлектронной аппаратуре наиболее распространенным методом создания электрических цепей является печатная плата.
Печатные платы - элементы конструкции, которые состоят из плоских проводников в виде участков металлизированного покрытия, размещенных на диэлектрическом основании и обеспечивающих соединения элементов электрической цепи. [18]
Преимущества:
- Увеличение плотности монтажа и возможность микроминиатюризации изделий.
- Унификация и стандартизация конструктивных и технологических решений.
- Стабильность и повторяемость электрических характеристик (проводимость, паразитные емкости, индуктивность).
- Увеличение надежности и повышение качества.
- Улучшение механических и прочностных характеристик.
- Возможность применения современных методов автоматизации и механизации монтажных, сборочных, контрольных и регулировочных работ.
- Снижение трудоемкости, себестоимости и материалоемкости. [18]
Недостатки:
- Ограничения по ремонту.
- Затруднения возможности изменения конструкции.
- Элементы печатных плат по ГОСТ 23752-86
Требования к печатным платам:
1. Диэлектрические основания должны быть однородными по цвету, монолитными по структуре, не иметь пузырей, раковин, сколов, трещин и расслоений.
2. Проводящий рисунок должен быть четким, с ровными краями, без вздутий, разрывов, отслоений, подтравливания, следов инструмента и остатков технологических материалов.
3. Для повышения коррозионной стойкости и паяемости наносится электролитическое покрытие, которое должно быть без разрывов, подгаров и отслоений. При наличии на проводниках критических дефектов допускается дублировать их объемными, но не более 5 для плат 120х180 и 10 проводников для плат свыше 120х180.
4. Монтажные и фиксирующие отверстия должны отвечать требованиям чертежа.
5. Для повышения надежности паяных соединений внутреннюю поверхность монтажных отверстий должен покрывать слой меди не менее 20..25 мкм. Слой должен быть сплошным, без включений, мелкокристаллической структуры, а также должен обладать хорошим сцеплением с поверхностью.
6. Должен выдерживать ток 250 А/м2 в течении 3 секунд, нагрузку на контакты до 1.5 Н и выдерживать 4 перепайки (для многослойных печатных плат - 3 перепайки) без изменения внешнего вида, подгаров и отслоений.
При недопустимом повреждении металлизированные отверстия допускается восстанавливать с помощью пустотелых заклепок не более 2% от общего количества отверстий и не более 10 штук на печатную плату.
7. При циклическом воздействии температуры допускается изменение сопротивления не более чем на 10%.
8. Контактные площадки не должны иметь разрывов при сверлении и оставаться гарантированный поясок 50 мкм.
9. Сопротивление изоляции не должно быть менее 30 000 МОм при Т=25 0С, влажности 46..84%, давлении 96..100 КПа, при расстоянии 0.2..0.4 мм между проводниками.
10. Электрическая прочность 700 вольт в нормальных условиях и 500 вольт после воздействия в течении 2 суток Т=40 0С и влажности 90..96%.
11. Деформация печатных плат при толщинах 1,5..3 мм на 100 мм:
для многослойных печатных плат (МПП) - 0,4.. 0,5 мм
для двусторонних печатных плат (ДПП) - 0,5.. 0,9 мм
12. При воздействии на печатную плату Т=260..290 0С в течении 10 секунд не должно быть разрывов проводников и отслоений [18].
3.5 Описание сборочного модуля
Так как нам необходима небольшая высота устройства, то мы выберем горизонтальное расположение печатной платы. Длинна и ширина большого значения не имеют, остановимся на малой ширине, таким образом, устройство будет выглядеть так на рисунке 24.
Рисунок 24 - Расположение печатной платы в корпусе
3.6 Описание корпуса
Корпус устройства должен выполнять ряд функций: обеспечивать механическое крепление составных частей изделия, защищать элементы конструкции от внешних климатических и механических воздействий. Кроме того, к конструкции корпуса предъявляется ряд требований: малые массогабаритные показатели, технологичность изготовления, легкость при сборке и монтаже элементов, ремонтопригодность.
Виды корпусов:
- корпуса для РЭА пластиковые (пластмассовые) из материалов - поликарбонат, ударопрочный ABS пластик, негорючий ABS пластик. Степень защиты от IP54 до IP65.
- корпуса для рэа алюминиевые, литые (силуминовые): герметичные, экранированные, с защитой от электромагнитных и радио помех. Герметизация от IP54 до IP65.
Выбираем готовый ударопрочный пластиковый корпус из ABS-пластика стандарта UL-94-HB, так как он дешевый и подходит нам по массогабаритным показателям.
Корпус контроллера охранной системы с радиоканалом состоит из двух частей, крышки и основания, которые механически крепятся друг к другу.
При взаимодействии с РА восприятие информации человеком производится с помощью органов чувств, являющихся для неё входом. Наиболее задействованными в этом случае являются: зрительный, слуховой и тактильный анализаторы.
При работе человека-оператора с РЭС основное количество информации поступает к нему через зрение способность человека зрительно воспринимать информацию характеризуется полем зрения обоих глаз, остротой зрения, аккомодацией (способностью фокусирования хрусталика), адаптацией (способностью изменять чувствительность глаза в зависимости от уровня освещённости), конвергенцией (нацеливанием глаз на одну точку с помощью совместного воздействия глазных мышц и хрусталика при переводе взгляда), цветовым восприятием. Зона оптимального зрения находится в пределах отклонения по 15° от оси зрения во все стороны. Несмотря на сравнительно небольшие пределы этой зоны, лицевая панель контроллера, имеющего максимальную ширину 157.8 мм и находящаяся на расстоянии 500…600 мм от глаз человека, целиком попадают в оптимальную зону зрения [19].
При компоновке передней панели необходимо решить ряд задач:
- осуществить группировку элементов лицевой панели (индикатора, кнопок, разъемов, а также соответствующих им надписей и символов);
- расположить группы элементов с учетом требований эргономики и инженерной психологии;
- отработать композиционное и художественно-стилевое решение панели.
При компоновке групп на лицевой панели необходимо учитывать следующие рекомендации:
- наиболее значимые, ответственные группы, располагают в центральной зоне панели;
- траектория движения рук оператора должна быть плавной, предпочтительно по одной линии или по кругу;
- наиболее значимые регулировки должны осуществляться правой рукой [19].
Все элементы, входящие в изделие крепятся на печатную плату. Элементы, которые обеспечивают коммутацию с внешними приборами, крепятся на печатную плату, но трассировка выполнена таким образом, чтобы обеспечить крепление без контакта с корпусом. Основаниекорпуса изготавливается из того же материала, что и крышка, в данном случае применен ABS-пластик, цвет черный, нам только надо доработать корпус и сделать необходимые монтажные отверстия.
3.7 Описание конструкции изделия
Разрабатываемое устройство относится к стационарному типу аппаратуры. Климатические и механические воздействия на РСОО не отличаются особой жесткостью, следовательно, нет необходимости предусматривать герметизацию прибора и элементов амортизаций для уменьшения влияния механических воздействий.
В нашем варианте разработан вертикальный вариант размещения прибора, так как это позволяет быстро узнать информацию об объекте.
Материал корпуса, пластмасса, так как позволяет сделать форму корпуса любого вида и вес устройства будет минимальным, что не маловажно.
Следует проанализировать размещение органов управления, индикации и соединителей с внешними приборами. На передней панели находятся элементы отображения. Отображение выполнено из 5 светодиодов, 4 из которых отображают процесс контроля состояния шлейфов ШС, и 1 светодиод индицирует режим работа. Так же для дополнительного информирования внутри расположен звуковой оповещатель. Клеммы для соединения контроллера с внешними устройствами расположены в боковой части корпуса.
В корпусе должны быть предусмотрены элементы для крепления печатной платы.
Анализируя вышеперечисленные требования, получаем, что лучше всего применить корпус, состоящий из крышки и основания. Так как изготовления корпуса для разрабатываемого устройства более затратно, выбираем и покупаем готовый стандартный корпус уовлетворяющий нашим требованиям. В выбранном корпусе Плата крепятся механически с помощью четырех саморезов на основание, четырех местах. Индикация выводится на крышку контроллера. Крышка крепится к основанию акже с помощью саморезов с потайной головкой. В выбранном корпусе есть также специальные ушки для монтирования контроллера с радиоканалом в помещение на стену что очень удобно.
4. Расчетная часть
4.1 Расчет резонансной частоты платы
В процессе эксплуатации большинство видов радиоэлектронной аппаратуры подвергается механическим воздействиям, характер и интенсивность которых могут быть весьма разнообразными в зависимости от источников воздействия и их расположения относительно аппаратуры.
Рассмотрим расчет частоты собственных колебаний прямоугольной пластины.
Исходные данные:
- материал основания платы стеклотекстолит фольгированный
- модуль упругости ЕЧ105, кг/см2 3,45
- плотность р, г/см3 от 1,8 до 3,3
Параметры элементов, монтируемых на плате, приведены в таблице 5.
Таблица 5. Параметры элементов
|
Обозначение элементов |
Кол-во, шт. |
Масса одного элемента, г |
Общая масса элементов, г |
|
|
А1 |
1 |
6,3 |
6,3 |
|
|
BF1 |
1 |
0,32 |
0,32 |
|
|
С2, С3, С5, С7, С9, С10, С12, С13, С16 |
9 |
0,019 |
0,171 |
|
|
С1, С4, С6, С8, С11, С14, С15, С17-С19, С22-С24, С26, С27 |
15 |
0,003 |
0,045 |
|
|
С20, С25 |
2 |
0,3 |
0,6 |
|
|
С21, С28 |
2 |
0,9 |
1,8 |
|
|
DA2, DA4, DA5 |
3 |
0,150 |
0,150 |
|
|
DA3 |
1 |
2,07 |
2,07 |
|
|
DD1 |
1 |
2,361 |
2,361 |
|
|
DD2 |
1 |
0,192 |
0,192 |
Для всех случаев закрепления краев пластины собственная частота [Гц] определяется по формуле:
(4.1)
где a - длина пластины, см
h-толщина пластины, см
c - частотная постоянная.
Значения частотной постоянной в зависимости от варианта закрепления и от отношения длин сторон пластины определяются из [20]. Для случая, с жестким закреплением краев печатной платы принимаю значение частотной постоянной: с=145.
Если пластина изготовлена не из стали, а из другого материала, то в формулу вводиться поправочный коэффициент на материал:
(4.2)
где E - модуль упругости применяемого материала, кг/см2;
p - плотность применяемого материала, г/см3;
Ec - модуль упругости стали, Ес=21 Ч 105 кг/см2;
pc - плотность стали, pc=7,85 г/см3;
Если пластина равномерно нагружена, то вводится поправочный коэффициент на массу элементов:
(4.3)
где Qэ - масса элементов, размещенных на пластине;
QП - масса пластины.
Таким образом, формулу для определения собственной частоты колебаний равномерно нагруженной пластины можно записать в следующем виде:
(4.4)
В соответствии с [17] диапазон внешних частот, воздействующих на стационарную аппаратуру, составляет от 1 до 55 Гц, что намного меньше собственных частот печатных плат.
Вывод: резонансная частота контроллер охранной системы с радиоканалом считается удовлетворительной.
4.2 Расчет надежности изделия
Надежность - свойство изделия сохранять свои параметры в заданных пределах и в заданных условиях эксплуатации в течение определенного промежутка времени. [21]
Общую надежность можно принимать как совокупность трех свойств: безотказность, восстанавливаемость, долговечность.
Безотказность - свойство системы непрерывно сохранять работоспособность в течение заданного времени в определенных условиях эксплуатации. Она характеризуется закономерностями возникновения отказов. [21]
Восстанавливаемость - это приспособленность системы к обнаружению и устранению отказов с учетом качества технического обслуживания. Она характеризуется закономерностями устранения отказов. [21]
Долговечность - свойство системы длительно сохранять работоспособность в определенных условиях. Количественно характеризуется продолжительностью периода практического использования системы от начала эксплуатации до момента технической и экономической целесообразности дальнейшей эксплуатации. [21]
Методы повышения надежности, в зависимости от области их применения, можно разделить на три основные группы: производственные, схемно-конструкторские, эксплуатационные.
К производственным методам относятся: получение однородной продукции, стабилизация технологии, анализ дефектов и механизмов отказов, разработка методов испытаний, определение зависимости показаний надежности от интенсивности внешних воздействий. [21]
К схемно-конструкторским методам относятся: выбор подходящих условий нагрузки, унификация узлов и элементов, разработка схем с допусками на отклонение параметров элементов, резервирование, контроль работы оборудования, введение запаса работы во времени. [21]
К эксплуатационным методам относятся: сбор информации надежности, увеличение интенсивности восстановления, профилактические мероприятия, граничные испытания. [21]
Наиболее ответственным этапом по удовлетворению требований эксплуатационной надежности является этап проектирования.
Насколько всесторонне учтены при проектировании и изготовлении опытного образца условия производства и эксплуатации с точки зрения безопасности в работе, ремонтопригодности, долговечности аппаратуры, настолько последняя будет обладать эксплуатационной надежностью.
К критериям безопасности относятся: вероятность безотказной работы, частота отказов, интенсивность отказов, среднее время безотказной работы, наработка на отказ.
Интенсивностью отказов называется отношение числа отказавших изделий в единицу времени к среднему числу изделий, продолжавших исправно работать. Средним временем безотказной работы называется арифметическое время исправной работы изделия. В теории вероятности применяются различные законы распределения. Наиболее простым распределением потока отказов во времени является эксплуатационный закон распределения, который рассматривает последовательность отказов во времени, как простейший поток событий. [21]
В основе расчета надёжности по внезапным отказам лежат следующие положения:
интенсивность отказа любого i-го (i=1,2,…, m) элемента ЭС равна среднему значению за период его эксплуатации, т.е. лi(t)=лi=const;
закон распределения вероятности безотказной работы элементов ЭС - экспоненциальный
(4.5)
соединение элементов, с точки зрения теории надёжности, последовательное, т.е. отказ любого из элементов приводит к отказу всего ЭС. При последовательном соединении элементов вероятность безотказной работы ЭС РA(t) равна
, (4.6)
где - интенсивность отказов.
интенсивность отказа элементов в условиях эксплуатации лэк. выбирается из справочных данных или рассчитывается по формуле (4.7).
(4.7)
где л0- интенсивность отказа элементов в нормальном режиме;
Kj - коэффициенты, зависящие от электрической нагрузки и температуры, при которых работает элемент, а также постоянные коэффициенты, характеризующие конструктивно - технологические особенности элемента;
j=1,2,…, n.
Расчет показателей надежности контроллера определяется обобщенный эксплуатационный коэффициент Кэ, учитывающий область применения и функциональное назначение РЭА. Значение Кэ выбирается из таблицы 8 [21].
Кэ=1,5.
Определение поправочных коэффициентов Кr и Кр, учитывающие влияние влажности и атмосферного давления окружающей среды на работу РЭА. Значения Кr и Кр выбираются соответственно из таблицы 9 [21] и таблицы 10 [21].
Кr=1,5;
Кр=1.
Определение интенсивности отказов элементов РЭА.
Для интегральных микросхем (ИС) расчет интенсивности отказов не производится; их значения берутся из справочников, где данные получены по результатам испытания и эксплуатации ИС. В таблице 11 [21] приведены интенсивности отказов ИС 1…5 степеней интеграций
При расчете надежности РЭА, построенной на сериях ИС первой и второй степени интеграции, отсутствующих в таблице 11 [21], рекомендуется пользоваться интенсивностью отказов для цифровых ИС, равной 2Ч10-71/ч, а для аналоговых ИС, равной 8Ч10-71/ч.
Для расчета интенсивности отказов полупроводниковых приборов (ПП) используется формула, учитывающая электрическую нагрузку и температуру, при которых работает контроллер.
, (4.8)
где 0- интенсивность отказа ПП в номинальном режиме работы (значение 0 берется из таблицы 12 [21]);
А, NТ, ТМ, р, t - постоянные коэффициенты (значение данных коэффициентов выбираются из таблицы 13 [21]);
t - рабочая температура окружающей среды или корпуса ПП, оС;
КН - коэффициент электрической нагрузки, рассчитываемый по формуле:
для транзисторов КН=Рраб/Рдоп,
для диодов КН=Iвып/Iвып.доп или КН=Uобр/Uобр.доп,
Uраб и Iраб - рассеиваемая мощность и ток, вычисленные для рабочего режима;
Iвып - прямой ток в рабочем режиме;
Uобр - обратное напряжение в рабочем режиме;
Iдоп, Pдоп, Iвып.доп, Uобр.доп. - допустимые электрические параметры по ТУ или ГОСТ на ПП.
Для определения КН необходимо произвести электрический расчет принципиальной схемы. Величина КН не должна превышать значения 0,7.
Расчет произведем на ПК с помощью специальной программы.
В таблице 6 представлен перечень элементов устройства, а также параметры интенсивности отказов радиоэлементов.
Таблица 6 - Количество и суммарная интенсивность отказов элементов
|
Наименование элементов |
Количество, шт. |
Суммарная интенсивность отказов, с учётом количества. элементов 1/ч |
|
|
Трансивер модуль МО-СС2420-Z |
1 |
8,0Ч10-7 |
|
|
Звукоизлучатель HCM1205X |
1 |
10Ч10-7 |
|
|
Конденсаторы SMD_1206, 0603 |
23 |
0,2Ч10-7 |
|
|
Конденсаторы TECAP-220-35 |
2 |
1,2Ч10-7 |
|
|
Конденсаторы К50-68 |
2 |
1,0Ч10-7 |
|
|
Микросхемы; ADM1485, MC34063AD, MC7805 |
4 |
8,0Ч10-7 |
|
|
Микросхемы: AT24LC512, ATmega32-16PU |
2 |
2,0Ч10-7 |
|
|
Фильтр индуктивный BLM31AJ260 |
2 |
2,5Ч10-7 |
|
|
Катушка индуктивности CR4NP-4R7MC |
2 |
1,5Ч10-7 |
|
|
Резисторы |
51 |
0,3Ч10-7 |
|
|
Оптоэлектронное реле CPC1117N |
2 |
7,0Ч10-7 |
|
|
Диоды PESD5V0L4, MBRS1100T3, BAS332L |
23 |
1,5Ч10-7 |
|
|
Светодиоды CLM1C, SSBI-300 |
5 |
1,0Ч10-7 |
|
|
Транзисторы BC817-16.215, BC807-40.215 |
3 |
0,8Ч10-7 |
|
|
Разъемы PLS-6R, MA522-500M3 |
9 |
1,6Ч10-7 |
|
|
Кварцевый резонатор KX-3HE 8.0 MHz |
1 |
2,0Ч10-7 |
|
|
Пайка печатного монтажа |
389 |
0,1Ч10-7 |
|
|
Проводники печатных плат |
678 |
2,0Ч10-7 |
|
|
Итого: |
1200 |
50,7Ч10-7 |
Общая интенсивность отказа РЭА равна 3,7Ч10-5 1/ч.
Средняя наработка РЭА до первого отказа 8567 часов.
Вероятность безотказной работы контроллера за время 8000 часов равна 0,75.
Вывод: разработанная конструкция контроллера удовлетворяет техническое задание в части надёжности.
4.3 Расчет теплового режима
Тепловой режим характеризуется электрическим режимом работы и условиям эксплуатации.
Электрический режим определяется мощностью, рассеиваемой контроллером с радиоканалом. Изменение температуры окружающей среды, является основным фактором при оценке влияния условий эксплуатации на тепловой режим и конструкцию систем обеспечения теплового режима.
Естественное воздушное охлаждение является наиболее простым, надежным и дешевым способом охлаждения и осуществляется без затрат дополнительной энергии. Принцип охлаждения естественной конвекции основан на том, что слои воздуха, нагреваясь от элемента, выделяющего тепло, и обладая меньшей плотностью и большой кинетической энергией, перемещаются вверх и замещаются более холодными слоями[22].
Принудительное охлаждение получило тоже большое распространение, так как позволяет при более высоких удельных мощностях рассеивания обеспечить нормальный тепловой режим при относительной простоте и небольшой стоимости систем обеспечения теплового режима. Различают три основных схемы принудительного воздушного охлаждения: внутреннее перемешивание, наружный обдув, продувка.
В данном разделе нецелесообразно рассматривать эти схемы подробнее. При изготовлении контроллер охранной системы с радиоканалом целесообразно использовать естественное охлаждение, что не ведет за собой дополнительных материальных и производственных затрат.
Алгоритм расчета теплового режима с естественным воздушным охлаждением. [22]
Исходными данными для расчёта являются:
§ мощность, рассеиваемая в блоке, Р (Вт);
§ давление окружающей среды Н (Па);
§ температура окружающей среды Т (°С);
§ размеры корпуса блока для горизонтальной ориентации плат длина L1 (м), ширина L2 (м), высота L3 (м);
§ для вертикальной ориентации плат-размер, вдоль которого располагаются платы L1 (м); высота L2 (м); размер, перпендикулярно которому располагаются платы L3 (м);
§ коэффициент заполнения К;
§ количество перфорационных отверстий N;
§ для круглых: диаметр отверстия D(м).
Порядок расчета теплового режима
1) Определяются: поверхность корпуса блока.
SК =2 Ч (L1 Ч L2 + (L1 + L2) Ч L3), (4.9)
где L1, L2 - горизонтальные размеры корпуса блока;
L3 - вертикальный размер корпуса блока.
2) Определяется условная поверхность нагретой зоны
SЗ =2 Ч (L1 Ч L2 + (L1 + L2) Ч L3 Ч K), (4.10)
3) Определяется удельная мощность корпуса
QК =P/ SК, (4.11)
4) Рассчитывается удельная мощность нагретой зоны
QЗ =P/ SЗ, (4.12)
КQK = х1= 0.1472ЧQК-0.2962Ч10-3 Ч QК2+0.3127Ч10-6 Ч QК2 (4.13)
5) Находится коэффициент перегрева нагретой зоны зависящий от удельной мощности нагретой зоны
КQЗ= х2 = 0,139ЧQ3 - 0,1223Ч10-3 Ч Q32 + 0,0698Ч10-6 Ч Q32 (4.14)
6) Находится коэффициенты КН1 и КН2, зависящий от давления среды внутри и вне корпуса аппарата
КН1=0,82+1/(0.925+4.6Ч10-5 Ч H1) (4.15)
КН2=0,8+1/(1.25+3.8Ч10-5 Ч H2) (4.16)
7) Рассчитывается площадь перфорационных отверстий.
Для прямоугольных и щелевых
S=N Ч L4 Ч L5, (4.17)
где N - количество отверстий;
L4 - горизонтальный размер отверстия;
L5 - вертикальный размер отверстия.
Для круглых отверстий
S= N Ч рЧ D2/4, (4.18)
где D - диаметр отверстия.
8) Рассчитывается коэффициент перфорации
При горизонтальном расположении платы
П=S/(2Ч L1 Ч L2), (4.19)
При вертикальном расположении платы
П=S/(2ЧL1 Ч L3), (4.20)
9) Коэффициент перегрева, зависящий от коэффициента перфорации корпуса
КП =0,29+1/(1.41+4.95 Ч П) (4.21)
10) Определяем перегрев корпуса
хК= х1Ч KН1 Ч KП Ч 0,93 (4.22)
11) Определяем перегрев нагретой зоны
хЗ =0,93ЧKП Ч (х1 Ч KН1+(х2 /0,93 - х1) Ч KН2), (4.23)
12) Определяется средний перегрев воздуха в блоке
хВ = хЗ Ч 0,6 (4.24)
13) Находятся температуры корпуса блока, нагретой зоны, воздуха в блоке
Температура корпуса блока
TК= хК +TС,
где TС - температура окружающей блок среды.
Температура нагретой зоны
TЗ= хЗ +TС
Средняя температура воздуха в блоке
TВ= хВ +TС
Исхдные данные:
Мощность, рассеиваемая в блоке P=3 Вт
Давление окружающей среды H=15000 Па
Температура окружающей среды t=35°С
Размеры корпуса для вертикальной ориентации плат (продольный, высота, перпендикулярный) (м): 0,157.80,095.50,053
Коэффициент заполнения К=1
Результаты расчета:
Поверхность корпуса блока 0,056 кв. м
Условная поверхность нагретой зоны 0,056 кв. м
Удельная мощность корпуса 57,33 Вт
Удельная мощность нагретой зоны 52,77973 Вт
Перегрев корпуса 3,21°С
Перегрев нагретой зоны 4,33°С
Средний перегрев воздуха в блоке 3,56°С
Температура корпуса блока 38,21°С
Температура нагретой зоны 39,33°С
Средняя температура воздуха в блоке 38,56°С При расчете теплового режима контроллера получили значение меньше предельно допустимой (плюс 40С) температуры, следовательно, обеспечивается нормальный тепловой режим при естественном охлаждении. Принудительной вентиляции не требуется.
4.4 Расчет электромагнитной совместимости
Под внутренней электромагнитной совместимостью понимается свойство РЭС и его частей (ячеек, блоков, шкафов, пультов) функционировать без ухудшения качественных показателей при заданной внутри РЭС или его частей электромагнитной обстановке. Чтобы оценить ожидаемое искажение сигналов и наводки в проводниках основной печатной платы контроллера связи необходимо рассчитать электрические параметры линий связи. Методика расчёта изложена в [23].
Расчет произвожу для двух проводников печатной платы. С одной стороны платы находится печатный проводник, а с другой металлическая перемычка.
Формулы для расчета проводников:
1) Для расчёта одиночного печатного проводника использую формулы 4.25 и 4.26.
Рисунок 26 - Одиночный печатный проводник
(4.25)
(4.26)
2) Печатный проводник над экраном
Рисунок 27 - Печатный проводник над экраном
, (4.27)
(4.28)
где L - индуктивность проводника, мкГн;
С - емкость проводника, пФ;
1 - длина проводника, м;
hПР - толщина проводника, м;
w - ширина проводника;
hПЛ - толщина печатной платы, м;
еЭФ - диэлектрическая проницаемость материала платы.
Определяем паразитные параметры одиночного проводника:
Определяем паразитные параметры для проводника над экраном:
Выбираем волновое сопротивление для печатных полосковых линий, предварительно рассчитав отношение w/hПЛ: Z=14
Выбираем взаимную емкость проводников для случая, когда проводники располагаются на двух сторонах печатной платы:
=0,1 пФ/см.
Общая паразитная емкость между двумя проводниками, расположенными на одной или на двух сторонах печатной платы, определяется по формуле:
, (4.29)
С=0,1Ч10Ч8=8пФ.
Паразитная взаимоиндукция между печатными проводниками характеризуется коэффициентом взаимоиндукции (нГн), который определяется по формуле:
, (4.30)
где 1пр - максимальная длина проводников, м;
d - расстояние между проводниками, м;
wl, w2 - ширина первого и второго проводника, м.
Максимальное напряжение помехи, наводимое в проводнике, определяем по формуле:
, (4.31)
гдеRBbIX - выходное сопротивление цифрового узла, Ом;
фФ - длительность фронта импульса, с;
ДU - перепад напряжения, В;
ДI - перепад тока. А.
Согласно [20] допустимое значение ёмкости для микроконтроллеров серии ATmega32-16PU составляет 110 пФ, а допустимое значение индуктивности проводников 0,16 мкГн, при амплитуде импульсного тока 10 мА.
Из [23] выбираем максимальное допустимое напряжение помехи для КМОП-схем равное: Uпом=2 В.
Проведя данный расчет можно сделать следующий вывод.
Полученные параметры емкости и индуктивности находятся в пределах допустимых значений для данного типа устройства. Напряжение помехи не превышает предельный уровень. Таким образом, в устройстве обеспечивается нормальная электромагнитная совместимость.
5. Технологическая часть
5.1 Описание технологического процесса сборки
Правильно разработанный технологический процесс должен обеспечивать выполнение всех требований, указанных в рабочих чертежах и технических условиях, высокую производительность и высокие экономические показатели.
Исходными данными для проектирования техпроцессов являются, в данном случае, сборочный чертеж устройства, спецификация всех деталей, рабочие чертежи деталей и сборочных единиц, входящих в состав изделия, а также размер производственного задания и руководящие технические материалы (данные об оборудовании, нормали на инструменты, типовые техпроцессы и др.).
Процесс изготовления радиоаппаратуры состоит из отдельных взаимосвязных частных технологических процессов, к которым относятся:
- входной контроль комплектующих электрорадиоэлементов;
- технологическая тренировка деталей и узлов;
- механическая сборка радиоэлектронной аппаратуры;
- подготовка элементов устройства к монтажу;
- электрический монтаж радиоэлектронной аппаратуры;
- технический контроль сборки и монтажа;
- защита аппаратуры от воздействия внешней среды;
- регулировка радиоаппаратуры;
- технологическая тренировка аппаратуры;
- испытания радиоаппаратуры;
- выходной контроль.
Проектирование техпроцессов сборки начинают с изучения рабочих чертежей и технических условий. Затем намечают последовательность выполнения операций, производят выбор оборудования, оснастки, расчет технологических режимов и нормирования. При разбивке техпроцесса на операций возможны два пути: концентрация (укрупнение), т.е. нескольких простых операций в одну сложную, и дифференциация, т.е. раздробление, расчленение операции на несколько простых[17].
В последнем случае требуется большее число рабочих мест, на каждом из которых выполняется простая операция, что ведет к упрощению оборудования, появлению возможности использования рабочей силы более низкой квалификаций, повышению производительности труда, улучшению качества выпускаемой продукций.
При проведении дифференциации техпроцесса создаются условия для использования эскизно-операционной технологии сборки, при которой на каждую операцию составляется технологическая карта, содержащая эскиз, краткое описание работы, перечень деталей и используемых материалов. При этом исключается необходимость пользования сборочными чертежами, монтажными схемами, а также подробным описанием работы.
Также при большей степени дифференциации техпроцесса появляется возможность сделать равными или кратными по длительности, что способствует быстрому переходу на поточные методы производства[17].
Проектирование технологического процесса сборки значительно упрощается, если проанализирована структура конструкции РЭА, ее конструктивно-технологические особенности, варианты организаций процесса сборки. Для этого составляют технологические схемы сборки. Эти схемы дают возможность определить взаимную связь между деталями и сборочными единицами РЭА. Построение таких схем практически представляет собой разработку проекта технологического процесса.
При этом руководствуются следующими показателями:
- схемы строят независимо от объема выпуска РЭА;
- сборочные единицы схем образуются независимо от условий сборки, контроля хранения и транспортировки;
- первая ступень сборочного состава не является сборочной единицей (под сборочной единицей здесь понимается изделие, составные части которого подлежат соединению между собой на предприятии - изготовителе);
- минимальное количество деталей, необходимых для образования сборочной единицы равно двум;
- при присоединении к сборочной единице данной ступени сборки одной детали образуется сборочная единица высшей степени;
- каждая высшая ступень не может быть образована без наличия предыдущее ступени[17].
На практике используют схемы сборки с «базовой деталью» и «веерного» типа. Схема сборки с базовой деталью отражает последовательность процесс сборки. Базовой деталью является плата, панель или другая деталь, с которой начинается сборка, направление движения деталей и сборочных единиц показывают стрелками.
Схема сборки «веерного» типа показывает, из каких деталей, образуется сборка. К достоинствам этой схемы относятся простота и наглядность, но она не отражает последовательность сборки.
Схемами сборки пользуются при разработке техпроцесса наряду со сборочным чертежом и техническими условиями. Различают две основные организационные схемы сборки: стационарную и подвижную.
Стационарная сборка выполняется на одном рабочем месте, к которому подаются все необходимые детали и сборочные единицы. Она является наиболее распространенным типом сборки в условиях индивидуального и серийного производства.
Стационарная сборка может строиться по принципу концентрации и дифференциации. В первом случае весь сборочный процесс выполняется одним сборщиком, а при дифференциации разделяется на предварительную и окончательную[17].
Предварительная сборка производится несколькими отдельными бригадами параллельно, а общая сборка - отдельной бригадой или одним рабочим. Это обеспечивает специализацию рабочих и сокращает длительность сборки.
Стационарная сборка по принципу дифференциации целесообразна при значительной трудоемкости сборочного процесса или большой программе выпуска по отдельным видам изделия[17].
Подвижная сборка выполняется при перемещении собираемого изделия от одного сборочного места к другому. На каждом рабочем месте выполняется одна повторяющаяся операция. Эта форма сборки применяется в условиях поточного производства. Она может осуществляться двумя способами:
- со свободным движением собираемых объектов, перемещаемых от одного рабочего места к другому, вручную или с помощью механического транспортера;
- с принудительным движением собираемых объектов, которые перемещаются посредством конвейера при строго рассчитанном такте. Весь процесс сборки осуществляется непосредственно на конвейере.
При таком устройстве изделия уместным будет использование схемы «веерного» типа. Требуется расчленить весь этот процесс сборки и монтажа на операции, осуществляемые на отдельных рабочих местах. При формировании операций исходят из требуемого ритма потока и трудоемкости работ и порядка их выполнения. Желательно, чтобы по продолжительности каждая операция была равна определенному ритму или кратна ему в том случае, если некоторые процессы технологически невыгодно или невозможно расчленить.
При формировании операции технологического процесса не следует объединять процессы сборки и монтажа. Делать такие исключения допускается лишь в тех случаях, когда они технологически сочетаются. Также сборку объединяют с монтажом для синхронизации операций[17].
Маршрутная карта, разработанная на техпроцесс сборки, приведена в приложении.
5.2 Анализ технологичности
Под технологичностью конструкций аппаратуры следует понимать совокупность свойств конструкции, проявляющихся в возможности оптимальных затрат труда, материалов и времени при технологической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте, по сравнению с соответствующими показателями однотипных конструкций изделий того же назначения при обеспечении установленных значениях показателей качества и принятых условиях изготовления, эксплуатации и ремонта [17].
Оценка технологичности конструкций может быть качественной и количественной.
Качественная оценка характеризуется технологичностью конструкций, обобщенно на основании опыта специалистов-исполнителей (экспертов). Качественная сравнительная оценка вариантов конструкции возможна на всех стадиях проектирования, когда производится выбор лучшего конструктивного решения и требуется определить степень различия технологичности сравниваемых вариантов[17].
Количественная оценка технологичности конструкций выражается показателем, численное значение которого характеризует степень удовлетворения требованиям технологичности конструкций. Количественная оценка рациональна только в зависимости от признаков, которые существенно влияют на технологичность рассматриваемой конструкций[17].
Все показатели технологичности делятся на конструкторские и технологические. Представление исходных данных для расчета показателей производится: по конструкторским показателям - конструктором, по технологическим показателям - технологом.
В число отбираемых в качестве базовых должны отбираться такие показатели, которые оказывают наибольшее влияние на технологичность конструкций блоков определенного назначения и условий применения.
По номенклатуре показателей блоки различной аппаратуры можно разбить на следующие четыре класса: радиотехнические, электронные, электромеханические и коммутационные. Наиболее уместным представляется отнести проектируемое изделие к электронным блокам [17].
Основным показателем, используемым при оценке технологичности конструкции, является комплексный (интегральный) показатель, под которым понимается показатель технологичности конструкций, характеризующий несколько ее признаков. Комплексный показатель определяется на основе базовых показателей по формуле (5.1).
(5.1)
где Кi - базовый показатель соответствующего класса блоков;
цi - функция, нормирующая весовую значимость показателя;
i - порядковый номер показателя в ранжированной последовательности;
n - общее число относительных частных показателей.
Для электронных блоков используются следующие показатели технологичности:
- коэффициент использования микросхем и микросборок в блоке:
Кимс=Нмс/Нэрэ, (5.2)
где Нмс - количество микросхем, используемых в устройтсве;
Нэрэ - общее количество электрорадиоэлементов (шт).
коэффициент автоматизации и механизации монтажа изделия:
Кам=Нам/Нм, (5.3)
где Нам - число монтажных соединений, которые могут быть выполнены механизированным или автоматизированным способом (шт);
Нм - общее число монтажных соединений.
- коэффициент механизаций подготовки ЭРЭ к монтажу:
Км.п.эрэ=Нм.п.эрэ/Нэрэ (5.4)
где Нм.п.эрэ - число ЭРЭ, подготовка которых к монтажу может осуществляться механизированным или автоматизированным способом;
- коэффициент механизации контроля и настройки:
Км.к.н.=Нм.к.н./Нк.н., (5.5)
где Нм.к.н. - число операций контроля и настройки, которые можно выполнить механизированным или автоматизированным способом;
Нк.н. - общее число операций контроля и настройки, шт.
- коэффициент повторяемости ЭРЭ:
Кпов.эрэ=1-Нт.эрэ/Нэрэ, (5.6)
где Нт.эрэ - общее число типоразмеров ЭРЭ;
- коэффициент применяемости ЭРЭ:
Кп.эрэ=1-Нт.ор.эрэ/Нт.эрэ, (5.7)
где Нт.ор.эрэ - число типоразмеров оригинальных ЭРЭ в изделии (к оригинальным относятся составные части (детали, узлы, ЭРЭ), разрабатываемые и изготавливаемые впервые как самим предприятием-разработчиком, так и в порядке кооперирования с другими предприятиями);
Подобные документы
Изучение особенностей и возможностей технологии ZigBee и GPRS. Стек протоколов BitCloud и общий алгоритм работы. Построение функциональной и электрической принципиальной схемы. Совместимость устройств, профили, кластеры. Проектирование устройства шлюза.
дипломная работа [877,0 K], добавлен 10.01.2013Осуществление беспроводной передачи данных по технологиям ближней связи, применяемые в мобильных устройствах. IrDA: преимущества и недостатки. Bluetooth для мобильной связи, потребность в устройствах, частотный конфликт. Системные и технические аспекты.
реферат [29,3 K], добавлен 23.04.2009Структурная схема устройства передачи данных и команд. Принцип действия датчика температуры. Преобразование сигналов, поступающих с четырех каналов. Модель устройства передачи данных. Построение кода с удвоением. Формирование кодовых комбинаций.
курсовая работа [322,1 K], добавлен 28.01.2015Обзор методов кодирования информации и построения системы ее передачи. Основные принципы кодово-импульсной модуляции. Временная дискретизация сигналов, амплитудное квантование. Возможные методы построения приемного устройства. Расчет структурной схемы.
дипломная работа [823,7 K], добавлен 22.09.2011Особенности профиля Smart Energy стека протоколов ZigBee. Обзор современных IPS дисплеев. Технология разработки программного обеспечения системы. Создание функциональной и электрической принципиальной схем устройства, описание микроконтроллера и блоков.
дипломная работа [3,4 M], добавлен 10.01.2013Что такое ТСР? Принцип построения транкинговых сетей. Услуги сетей тракинговой связи. Технология Bluetooth - как способ беспроводной передачи информации. Некоторые аспекты практического применения технологии Bluetooth. Анализ беспроводных технологий.
курсовая работа [139,1 K], добавлен 24.12.2006Принцип действия, помехоустойчивость, преимущества и недостатки атмосферно-оптических линий связи, анализ схем их построения. Влияние колебаний на качество связи и пьезоэлектрический эффект. Источник (полупроводниковый лазер) и приёмники излучения.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 03.08.2014Модуль записи и воспроизведения, интерфейсов, микшера. Акустическая система, методы сжатия и обработки звуковой информации. Структурная схема приемо-передающего устройства для беспроводной передачи сигнала. Принцип действия и применение устройства.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 20.05.2013Эволюция беспроводных сетей. Описание нескольких ведущих сетевых технологий. Их достоинства и проблемы. Классификация беспроводных средств связи по дальности действия. Наиболее распространенные беспроводные сети передачи данных, их принцип действия.
реферат [71,2 K], добавлен 14.10.2014Исследование и анализ беспроводных сетей передачи данных. Беспроводная связь технологии wi–fi. Технология ближней беспроводной радиосвязи bluetooth. Пропускная способность беспроводных сетей. Алгоритмы альтернативной маршрутизации в беспроводных сетях.
курсовая работа [825,8 K], добавлен 19.01.2015
